För att minska koldioxidutsläppen från bilar krävs inte bara en övergång från bensinmotorer till elmotorer, utan också ståldelar av hög kvalitet som hjälper motorerna att gå samtidigt som fordonens vikt minskar. Högpresterande stålmaterial kan erbjuda tystare åkturer och motstå slitaget från höghastighetsrotation i motorer. För att skapa dem måste processen med att modifiera stålytan med kol-, kväve- och legeringselement optimeras.
För att förstå samspelet mellan olika element i stål har en systematisk undersökning genomförts av en forskargrupp vid Osaka Metropolitan University under ledning av docent Tokuteru Uesugi vid Graduate School of Informatics. Gruppen har teoretiskt beräknat 120 kombinationer av hur 12 legeringselement, inklusive aluminium och titan, samverkar med kol under uppkolning och kväve i nitreringsprocessen.
Resultaten publicerades i ISIJ International.
Resultaten visade att när titan placeras i ett specifikt arrangemang binds det med kväve eller kol, vilket härdar järnet. Gruppens analytiska data visade också att legeringselementet måste ha en större metallisk radie än järnatomen för att bindningen ska bli bra.
”Även om det inte var lätt att klargöra mekanismen utifrån resultaten av många beräkningar, använde vi multipel linjär regression och stratifierad analys genom försök och misstag”, säger professor Uesugi. ”Dessa resultat förväntas bidra till en bättre förståelse av mekanismerna bakom stålförstärkning och förbättrad hållbarhet samt till utvecklingen av överlägsna material.”
Ytterligare information: Tokuteru Uesugi et al, Interactions between Interstitial and Substitutional Elements of Solute Diatomic and Triatomic Clusters in α-Fe from First-principles Calculations, ISIJ International (2024). DOI: 10.2355/isijinternational.ISIJINT-2024-062
